從一個武器裝備存放地變成世界著名的“科學多邊形” 

格勒諾布爾（Grenoble）位于法國東南部的羅納—阿爾卑斯大區(qū)，是大文豪司湯達（Stendhal）的故鄉(xiāng)，也是繼巴黎之后的第二大工業(yè)和科教中心，號稱“法國硅谷”。它依山傍水，登高可遠眺歐洲的第一高峰—阿爾卑斯山白雪皚皚的勃朗峰（海拔4810米），山腳下兩條滔滔河流在城市西北交匯。兩條河流相夾的一個面積250公頃的半島，一直“默默無聞”地充當著當?shù)氐奈淦餮b備庫。

 

 

 

 

路易·奈爾（Louis Neel）是法國著名的物理學家。1956年，他倡議和負責在格勒諾布爾籌建了原子能研究中心CENG并親自任主任。1967年，他和德國物理學家魯?shù)婪颉つ滤贡枺≧udolf Ludwig Mossbauer）聯(lián)名發(fā)起建立勞厄-朗之萬研究所（ILL）（擁有第一個基于反應堆和加速器的高通量中子源）。路易·奈爾因他對固體物理學中有重要應用的反鐵磁性和鐵氧體磁性基礎研究成果和發(fā)現(xiàn)獲得了1970年諾貝爾物理獎。1971年，路易·奈爾又創(chuàng)建了法德合作的國家強磁場研究中心（SNCI）。此后，這座半島便被驕傲地稱作“科學多邊形”（Polygone Scientifique）。這里既沒有居民區(qū)，也沒有商業(yè)區(qū)，卻逐漸匯聚了眾多歐洲及世界聞名的科研機構和高新技術企業(yè)，共計上萬余名科研工作者和技術人員。格勒諾布爾最終成為法國重要的綜合研究中心，與路易·奈爾多年的努力密切相關。

 

四個強者的聯(lián)合—結構生物學聯(lián)合體PSB的建立

2002年11月，四大國際頂尖科研機構和企業(yè)“珠聯(lián)璧合”地聚集在這兩河間芳草萋萋的半島之上，簽署成立了格勒諾布爾結構生物學聯(lián)合體PSB（Partnership for Structural Biology）。聯(lián)合體旨在同心協(xié)力，創(chuàng)建卓越優(yōu)化的結構生物學中心，提供以生物醫(yī)學為目的的蛋白質樣品生產(chǎn)的技術平臺，開展歐洲及全球范圍內蛋白質結構和功能的研發(fā)。直至今日，它仍是全世界獨一無二的結構生物學中心。

這四大組織分別是：歐洲同步輻射裝置 ESRF（European Synchrotron Radiation Facility）；勞厄·朗之萬研究所 ILL（Institute Laue Langevin）；歐洲分子生物學實驗室 EMBL（European Molecular Biology Laboratory）和讓·皮埃爾·埃貝爾結構生物學實驗室 IBS（Institut de Biologie Structurale Jean-Pierre Ebel）。

 

 

 

“科學多邊形”集中致力于新能源、健康醫(yī)學和信息技術3大領域的發(fā)展。其中結構生物學是一門研究生物大分子結構和功能的新興學科，特別是細胞中蛋白質—生命重要的大分子，細胞功能的執(zhí)行者—的三維結構和生物功能，以及它們彼此間的關系和相互作用，為未來醫(yī)學的藥物設計、基因修飾、疫苗研制、人工蛋白質的構建等奠定基礎。在過去的二十年中，“人類基因組計劃 HGP（Human Genome Plan）”已經(jīng)完成了大規(guī)?；蚪M測序，現(xiàn)在的任務則是解析這些海量的序列信息中編碼的蛋白質基因的功能，甚至每一個蛋白質和蛋白質復合體的結構和功能。因為基因只給出了一個線性的序列，一個脫氧核苷酸的序列，是一個間接的信息；而要知道更進一步的信息，則必須測定蛋白質。順序決定結構，結構決定功能。而基因雖然經(jīng)過轉錄，翻譯成蛋白質，但只有在經(jīng)過磷酸化、糖基化、甲基化等修飾、蛋白質降解、折疊、多復合體重組等機制之后，才能最后形成有功能的單位。

PSB擁有先進的解析蛋白質三維結構的技術：蛋白質克隆和生產(chǎn)平臺、結晶自動化設備、核磁共振、質譜測定術等，將努力建立起蛋白質的表達體系，進行高流量蛋白質的結晶分析，以研究和創(chuàng)造與人類健康相關的蛋白質，其中某些是科學家們從未涉獵過的。歐洲同步輻射光源 ESRF和世界最高通量的中子源 ILL則為結構生物學的開展提供了最強有力而且唯一的工具。但是若想在超顯微鏡下或冷凍電子顯微鏡下“領略”蛋白質的真實面目之前，必須對蛋白質進行大規(guī)模的收集、篩選和結晶，PSB承擔著這項既艱巨又精細的工作。

 

1. 篩選蛋白質：根據(jù)基礎研究和應用醫(yī)學的需要，進行蛋白質篩選。

2. 蛋白質表達：為核磁共振和中子源提供經(jīng)過同位素分離后的蛋白質樣品。

3. 質量檢測：純化蛋白質，然后進行嚴格的質檢分析。

4. 結晶：純化的蛋白質排列在結晶板上，進行自動掃描后制備單晶體。

5. 蛋白質結構和動力：高質量單晶體通過X射線和中子結晶技術即可顯示蛋白質的三維結構。對于溶液狀態(tài)的蛋白質，可選用核磁共振。

 

PSB的技術平臺

（1）蛋白質優(yōu)化技術平臺

　 ? RoBioMol: 高通量克隆

　 ? Esprit: 疑難蛋白質表達

　 ? Eukaryotic: 細胞表達

　 ? 中子源和核磁共振研究的標簽平臺

　 ? 表面等離子共振

　 ? 質譜檢測、蛋白質序列分析、核磁共振質量控制

（2）高分辨率研究技術平臺 

　 ? 高通量結晶

　 ? 中子散射

　 ? X射線數(shù)據(jù)收集

　 ? Cryobench：低溫工作臺

　 ? 高場強核磁共振

（3）超分子結構研究技術平臺 

　 ? 電子顯微鏡

　 ? SAXS/SANS

　 ? 超速離心法

 

PSB與企業(yè)和大學的聯(lián)合

PSB聯(lián)合大科學裝置與相關研究機構及企業(yè)，形成科學研究與產(chǎn)品研發(fā)的“一條龍”體系，更有5個國際型制藥公司傾力加盟：美國瑞輝Pfizer、美國應用科學技術公司Astex technology、英國葛蘭素史克Glaxo-SmithKline、韋納爾制藥Vernal、法國安萬特公司Aventis，共同為人類的健康努力。

2004年6月，PSB和格勒諾貝爾約瑟夫·傅立葉大學 UJF（Universite Joseph Fourier de Grenoble）共同出資6百萬歐元在“科學多邊形”半島上修建 CIBB（Carl-Ivar Branden Building）大樓。2006年1月，CIBB正式投入使用。大樓共分4層，使用面積3688平米。它是PSB和分子與結構病毒學研究所 IVMS（Institute of Molecular and Structural Virology）共享的科研基地。大樓以瑞典物理、化學、結構生物學家卡爾·布蘭登（Carl-Ivar Branden, 1934-2004）的名字命名。卡爾·布蘭登是資深的蛋白質晶體學家，他發(fā)現(xiàn)了醇脫氫酶結構，完善了生物學基本概念。

處在同一個大樓的PSB和IVMS合作更加緊密，PSB受益于IVMS在細胞生物學，病毒工作的專業(yè)知識，以及與地方機構之間的聯(lián)系。而IVMS有了正在運行的結構生物學研究設施。 

 

 

 

格勒諾布爾—伊澤爾大工業(yè)園

CIBB大樓2007年起，法國政府以“科學多邊形”為中心，開發(fā)周邊的瓦薩（Voiron）、克霍勒（Crolles）、克萊（Claix）地區(qū)，共同創(chuàng)建格勒諾布爾—伊澤爾大工業(yè)園，以推動先進科學和技術的發(fā)展。

 

 

國家級的綜合研究中心

在這個“科學多邊形”中，除了法國國家科學研究中心CNRS、法國原子能署 CEA的基地、格勒諾貝爾約瑟夫·傅立葉大學UJF和上述四大組織外，還有著名的歐洲納米生物技術中心Minatec、意大利和法國湯姆遜半導體公司的合資企業(yè)STMicroelectronique、梅里埃生物中心BioMerieux、愛立信移動通信ST-Ericsson、施奈德電器集團Schneider Electric和西門子公司Simens等?！翱茖W多邊形”逐漸成為法國國家級的綜合研究中心。

 

 

高能所科研處 中國科學院大科學裝置辦公室 資料來自http://www.psb-grenoble.eu/